一种变焦光学系统、变焦光学系统的控制方法及控制装置与流程

本说明书涉及光学，尤其涉及一种变焦光学系统、变焦光学系统的控制方法及控制装置。

背景技术：

1、近年来，红外成像技术广泛应用于各个领域，中波制冷型探测器由于具有灵敏度高的优势，在目标探测、识别、跟踪等军事和相关的民用领域有着广阔的应用前景。红外两档变焦光学系统由于具有大小不同的两个成像焦距，既可实现大范围的探测需求，又可满足小范围感兴趣目标的高分辨率识别需求，因此在应用中具有更大的优势。

2、但是，目前的变焦光学系统结构较为复杂，维护成本较高，并且，由于变焦光学系统在结构上较为复杂，使得在变换视场的过程中容易出现观测目标丢失的情况。

技术实现思路

1、本说明书提供一种变焦光学系统、变焦光学系统的控制方法及控制装置，以部分的解决现有技术存在的上述问题。

2、本说明书采用下述技术方案：

3、本说明书提供了一种变焦光学系统，所述变焦光学系统用于大面阵中波红外探测器的探测模式切换，包括：第一扫描镜、第二扫描镜、模式切换器、若干用于切换的镜头组、第一聚光部件、反射镜、第二聚光部件、中波制冷探测器窗口、冷光阑和大面阵焦平面，不同镜头组用于使所述变焦光学系统呈现不同的视场；

4、所述模式切换器用于切换设置在所述第二扫描镜和所述第一聚光部件之间的镜头组，以使所述变焦光学系统呈现不同的视场；

5、在所述变焦光学系统中，入射光线经过第一扫瞄镜反射至第二扫瞄镜，再通过第二扫瞄镜反射至目标镜头组，所述入射光线经所述目标镜头组的会聚后投射至第一聚光部件，投射在所述第一聚光部件的光线经所述第一聚光部件的会聚后投射至反射镜，再经所述反射镜反射至所述第二聚光部件，反射至所述第二聚光部件的光线经由所述第二聚光部件的会聚后，依次经过中波制冷探测器窗口、冷光阑，并会聚在大面阵焦平面上，其中，所述，目标镜头组为在所述第二扫描镜和所述第一聚光部件之间所切换成的镜头组。

6、可选地，针对任意一组镜头组，该镜头组中包含的部分透镜是由单晶硅构成，其余透镜是由单晶锗构成；

7、所述第一聚光部件是由单晶锗构成；

8、所述第二聚光部件中包含的部分透镜是由单晶硅构成，其余透镜是由单晶锗构成的。

9、可选地，所述第一扫描镜、所述第二扫描镜以及所述反射镜是由单晶硅、碳化硅、铝或微晶玻璃构成的。

10、可选地，所述若干镜头组包括：第一镜头组和第二镜头组；

11、当所述变焦光学系统将设置在所述第二扫描镜和所述第一聚光部件之间的镜头组切换成所述第一镜头组时，所述变焦光学系统呈现小视场；

12、当所述变焦光学系统将设置在所述第二扫描镜和所述第一聚光部件之间的镜头组切换成所述第二镜头组时，所述变焦光学系统呈现大视场。

13、可选地，所述第一镜头组对应的视场角为：11.74°×11.74°。

14、可选地，所述第二镜头组对应的视场角为：23.48°×23.48°。

15、可选地，所述第一镜头组由四个透镜依次排列构成，所述四个透镜中包括至少一个聚光透镜，所述第一镜头组中的聚光透镜的物像侧面为圆锥面。

16、可选地，所述第二镜头组由四个透镜依次排列构成，所述四个透镜中包括至少一个聚光透镜，所述第二镜头组中的聚光透镜的物像侧面为圆锥面。

17、可选地，所述第一聚光部件中包含至少一个聚光透镜，所述第一聚光部件中的聚光透镜的物像侧面为圆锥面。

18、可选地，所述变焦光学系统的镜筒所采用的材料为热膨胀系数为10×10-6的钛合金。

19、可选地，所述大面阵焦平面的像素阵列为1280×1024。

20、可选地，所述大面阵焦平面的像元尺寸为12μm。

21、可选地，所述大面阵焦平面的光圈数f为2.5。

22、可选地，所述变焦光学系统的变倍比为2倍。

23、可选地，所述变焦光学系统的最大口径不超过38mm。

24、本说明书提供了一种变焦光学系统的控制方法，包括：

25、接收控制指令；

26、对所述控制指令进行解析，以得到通过所述变焦光学系统进行观测所需的视场角，作为目标视场角；

27、确定与所述目标视场角相匹配的镜头组，作为目标镜头组；

28、控制所述变焦光学系统中的模式切换器，以将所述变焦光学系统中当前所使用的镜头组，切换成所述目标镜头组，以通过所述目标镜头组进行观测，其中，所述变焦光学系统为上述任意一种的变焦光学系统。

29、本说明书提供了一种变焦光学系统的控制装置，包括：

30、接收模块，用于接收控制指令；

31、解析模块，用于对所述控制指令进行解析，以得到通过所述变焦光学系统进行观测所需的视场角，作为目标视场角；

32、确定模块，用于确定与所述目标视场角相匹配的镜头组，作为目标镜头组；

33、控制模块，用于控制所述变焦光学系统中的模式切换器，以将所述变焦光学系统中当前所使用的镜头组，切换成所述目标镜头组，以通过所述目标镜头组进行观测，其中，所述变焦光学系统为上述任意一种的变焦光学系统。

34、本说明书采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

35、在本说明书提供的变焦光学系统中，在该变焦光学系统中包括第一扫描镜、第二扫描镜、模式切换器、若干用于切换的镜头组、第一聚光部件、反射镜、第二聚光部件、中波制冷探测器窗口、冷光阑和大面阵焦平面。而变焦光学系统中的模式切换器可以用于切换设置在第二扫描镜和第二聚光部件之间的镜头组，以使得变焦光学系统可以呈现不同的视场。

36、从上述的变焦光学系统中可以看出，本说明书提供的变焦光学系统结构简单，所以，在制作和维护的成本上较低，并且，可以通过设置在变焦光学系统中的模式切换器，在变焦光学系统中实现不同镜头组的快速切换，这样不仅能够实现变焦光学系统在不同视场下的切换，也可以保证在执行观测任务的过程中，防止观测目标的丢失。

技术特征：

1.一种变焦光学系统，其特征在于，所述变焦光学系统用于大面阵中波红外探测器的探测模式切换，包括：第一扫描镜、第二扫描镜、模式切换器、若干用于切换的镜头组、第一聚光部件、反射镜、第二聚光部件、中波制冷探测器窗口、冷光阑和大面阵焦平面，不同镜头组用于使所述变焦光学系统呈现不同的视场；

2.如权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，针对任意一组镜头组，该镜头组中包含的部分透镜是由单晶硅构成，其余透镜是由单晶锗构成；

3.如权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，所述第一扫描镜、所述第二扫描镜以及所述反射镜是由单晶硅、碳化硅、铝或微晶玻璃构成的。

4.如权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，所述若干镜头组包括：第一镜头组和第二镜头组；

5.如权利要求4所述的变焦光学系统，其特征在于，所述第一镜头组对应的视场角为：11.74°×11.74°。

6.如权利要求4所述的变焦光学系统，其特征在于，所述第二镜头组对应的视场角为：23.48°×23.48°。

7.如权利要求4所述的变焦光学系统，其特征在于，所述第一镜头组由四个透镜依次排列构成，所述四个透镜中包括至少一个聚光透镜，所述第一镜头组中的聚光透镜的物像侧面为圆锥面。

8.如权利要求4所述的变焦光学系统，其特征在于，所述第二镜头组由四个透镜依次排列构成，所述四个透镜中包括至少一个聚光透镜，所述第二镜头组中的聚光透镜的物像侧面为圆锥面。

9.如权利要求4所述的变焦光学系统，其特征在于，所述第一聚光部件中包含至少一个聚光透镜，所述第一聚光部件中的聚光透镜的物像侧面为圆锥面。

10.如权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，所述变焦光学系统的镜筒所采用的材料为热膨胀系数为10×10-6的钛合金。

11.如权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，所述大面阵焦平面的像素阵列为1280×1024。

12.如权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，所述大面阵焦平面的像元尺寸为12μm。

13.如权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，所述大面阵焦平面的光圈数f为2.5。

14.如权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，所述变焦光学系统的变倍比为2倍。

15.如权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，所述变焦光学系统的最大口径不超过38mm。

16.一种变焦光学系统的控制方法，其特征在于，包括：

17.一种变焦光学系统的控制装置，其特征在于，包括：

技术总结
本说明书公开了一种变焦光学系统、变焦光学系统的控制方法以及控制装置。在该变焦光学系统中包括第一扫描镜、第二扫描镜、模式切换器、若干用于切换的镜头组、第一聚光部件、反射镜、第二聚光部件、中波制冷探测器窗口、冷光阑和大面阵焦平面。而变焦光学系统中的模式切换器可以用于切换设置在第二扫描镜和第一聚光部件之间的镜头组，以使得变焦光学系统可以呈现不同的视场。该变焦光学系统结构简单，所以，在制作和维护的成本上较低，并且，可以通过设置在变焦光学系统中的模式切换器，在变焦光学系统中实现不同镜头组的快速切换，这样不仅能够实现变焦光学系统在不同视场下的切换，也可以保证在执行观测任务的过程中，防止观测目标的丢失。

技术研发人员：魏雅喆,王跃明,吕祥,吴越,蒋婷婷,刘浩
受保护的技术使用者：之江实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11